《车辆自动变速器构造原理与设计方法》第8章 无级自动变速器

图8.4 带式无级变速器
❖ 2）液压式
❖ 它依靠液体压能的变化来传动和变换能量，是借助于工作腔 的容积变化进行工作的。液压元件主要是液压泵和液压马达。 如图8.5所示。
❖ 3）电动式
❖ 电传动式无级变速器由发电机、控制系统和牵引电动机组成， 如图8.6a所示。
图8.5 车辆采用液压系统实现无级变速示意图
1—电磁离合器 2—工作带 3—CVT 4—行星齿轮变速器
图8.20 CVT与电磁离合器 组成的无级变速传动
❖ 2. 双状态无级变速传动
❖ 图8.22为德国ZF公司于1991年开发的适用于轿车的 无级变速传动装置。它是CVT与综合式液力变矩器 (即带锁止离合器的液力变矩器)组成的组合式无级 变速传动系统。其动力传动路线是：发动机动力经 液力变短器2(或锁止离合器1)、行星齿轮机构5，再 经VDT-CVT 7、减速齿轮8、最后传给差速器9、半 轴10和驱动轮。
第8章无级自动变 速器
第8章 无级自动变速器
1. CVT变速器的发展概况
❖ 无级变速器（简称CVT，Continuously Variable Transmission的缩写）是指在输入轴转速不变的情 况下，可以实现传动比的连续改变，从而其输出轴 转速可以在一定范围内连续变化的变速器。它能提 高汽车的动力性、燃料经济性，驾驶舒适性，行驶 平顺性。
图8..7 金属带式无级变速器的结构
图8.8 无级变速器的工作原理
❖ 3. CVT的关键部件
❖ 1）金属传动带
❖ 金属带式无级变速器的核心元件是金属带组件，由几百片 （现已达400多片）V型金属推片和两组金属环组成高柔性 的金属带（如图8.9所示）。
❖ 2）工作轮
❖ 主从动工作轮构成变速机构，主动工作轮有固定部分（固定 锥盘）和可动部分（可动锥盘）组成，从动工作轮也是由固 定部分和可动部分组成。工作原理如图8.10所示。
胶带式
带传动式脉 金链动 属带式 带式式
无级变速器机械式牵引传动式圆 圆其 滚 行板 环它 珠 星式 、式 滚曲筒面式或圆锥环式
流体式滚 滚压 力式 式
图8.2 无级变速器的种类
电动式
❖ 1）机械式无级变速器
❖ 机械式无级变速器又可以分为摩擦式、链 式、带式和脉动式四种。
图8.3 链式无级变速器
图8.6电传动示意图
2. CVT的特点
❖ 1）提高燃油经济性 ❖ CVT可以在相当宽的范围内实现无级变速，从而获得传动系与发动机工
况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性。
❖ 2）提高动力性能 ❖ 汽车的后备功率决定了汽车的爬坡能力和加速能力。
❖ 3）减少排放量 CVT的速比工作范围宽，能够使发动机以最佳工况工作，从而改善了燃 烧过程，降低了废气的排放量。
❖ 所谓双状态，是指当起步和低速时液力变短器工作。 当速度增加至变矩器耦合点工况时，转换到CVT传 动，此时变矩器转换成耦合器工况下工作。这种先 为液力无级变速，后转为“纯机械无级变速(CVT)” 的组合，称为双状态无级变速传动。图8.23是双状 态无级变速系统示意图。
图8.16 CVT力学模型
图8.18 CVT控制系统简图
8.百度文库 几种无级自动变速器的典型应用
❖ 基于上述原因，一般将CVT与其它传动形式配合使用。其典 型的组合形势，有如下几种。
❖ 1. CVT与电磁离合器组成无级变速传动
图8.20所示为用电磁离合器代替了上述液力耦合器的结构形 式。日本富士通(FUSI)重工开发的就是这种类型。
❖ 1. CVT的结构
❖ 无级变速器由电控系统、液压控制系统、传动装置、速比调节装置、安 全缓冲装置和金属带组成。金属带式无级变速器的结构如图8.7所示。
❖ 2. CVT变速器的工作原理
❖ CVT系统的主动轮组和从动轮组都由可动盘和固定盘组成，与油缸靠近 的一侧带轮可以在轴上滑动，另一侧则固定。可动盘与固定盘都是锥面 结构，它们的锥面形成V型槽与V型金属传动带啮合。发动机输出轴输出 的动力首先传递到CVT的主动轮，然后通过V型传动带传递到从动轮， 最后经减速器、差速器传递给车轮来驱动汽车。工作时通过主动轮与从 动轮的可动盘作轴向移动来改变主动轮、从动轮锥面与V型传动带啮合 的工作半径从而改变传动比。可动盘的轴向移动量是由驾驶者根据需要 通过控制系统调节主动轮、从动轮液压泵油缸压力来实现的。由于主动 轮和从动轮的工作半径可以实现连续调节，从而实现了无级变速。如图 8.8所示 。
❖ 3）液压泵
❖ 液压泵为系统控制的液压源，其类型有齿轮泵和叶 片泵两种。CVT的的控制系统一般是采用机械液压 控制和电子液压控制两种。
图8.9金属带的组成
图8.11 机械液压控制系统工作原理示意图
图8.10工作轮的工作原理
图8.12 电液控制系统工作原理图
❖ 4.无级变速器的传动路线
❖ 一般无级变速器有P位、N位、D位、S位、L位和R位。
❖ 4）节约了成本 ❖ CVT系统结构简单，零部件数目比AT(约500个)少(约300个)，一旦汽车
制造商开始大规模生产，CVT的成本将会比AT小。 ❖ 5）改善了驾驶舒适性能 ❖ 安装无级变速器之后，可以在保证发动机具有最佳动力性能的同时实现
无级变速，使驾驶员能够真正感到舒适。
8.2 CVT的结构与原理
❖ 现在丰田、本田、尼桑、福特、CM、奥迪等著名 汽车品牌中都有配有CVT变速器的轿车，2002年11 月，在我国下线的奥迪A6 2.8L轿车是国内率先使用 CVT的第一款国产轿车。
8.1 CVT的类型与特点
❖ 1. 无级变速器的类型
❖ 无级变速器的种类很多，根据其动力传递方式可以分为（见 图8.2）。在汽车上已经使用的无级变速器有传动带传动与 牵引传动两种型式，都是应用摩擦力传递动力。
图8.13无级变速器R位传动路线
图8.14 无级变速器D位传动线路
8.4 CVT变速器的控制原理
❖ 1.力学模型由图9-16所示。
❖ 2.控制原理
❖ CVT的控制是靠两个带轮的轴向加紧力实现的，一个带轮的 加紧力保证了传递的力矩容量。而另一个带轮位置则决定了 所需的传递速比，（见图8.18），即由式决定的被动轮加紧 力，而由主动轮的加紧力决定的位置，实现所期望的速比。